看到《流浪地球》说用石头做燃料,那么在现实中真的有这项技术吗?

忘掉过去迎接未来JY


流浪地球计划采用了1万座以重元素核聚变为能量的地球发动机,用2500年时间将整个地球推动到4.22光年外的比邻星轨道


核能在现实中的应用已经比较广泛了,从最早的原子弹和氢弹到后来的核电站,核能为人类文明进步做出了巨大的贡献,但现在对核能的开发利用还仅限于核裂变阶段,能量释放更加强大且安全的可控核聚变技术却迟迟没有突破,而且流浪地球中是重元素可控核聚变,我们现在连氢元素可控核聚变都做不到。

太阳核心的氢元素只需要1500万度就能发生聚变反应,这是因为核心区域的压力足够大。但现实中的托卡马克装置无法生成太阳核心的压力,因此只能用更高的温度来弥补压力的不足,所以托卡马克装置内部达到了上亿度的高温,但构成石头的氧和硅以及其他重元素需要的聚变温度高达数十亿甚至上百亿度。



氢元素核聚变就好像一个吐钱机一样,扔进去1块钱可以吐出来10块钱,而重元素核聚变扔进去1块钱可能一毛钱都吐不出来,铁元素理论上也能核聚变,但它已经开始吸收能量还不是释放能量了,也就是说你扔进去1块钱它不但不吐钱反而会再收你1块钱。

地球发动机的技术难点在于保持几十亿上百亿的超高温来进行重元素核聚变,现实世界中的我们连1500万度都无法长时间有效保持,如果强行启动重元素核聚变的话,投入的能量可能比产出的能量还要多。


用石头做燃料的重元素核聚变技术在理论上是可以实现的,只要温度达到几十亿上百亿度就没问题,问题是现在的我们无法达到这个温度,如果未来强行启动重元素核聚变的话,投入的能量可能比产出的能量还要多。


宇宙探索未解之迷


我来说个后续:

当地球流浪到第300年的时候刚刚离开太阳系不久的地球诞生了一个伟大的人堪称爱因斯坦二世他发明了一个完美的人工智能“盖亚” 。盖亚利用其无限且不知疲倦的完美的运算得到了人造虫洞方程式 人类花了50年利用霍金的理论为基础进行反复考证论证了其可行性之后联盟决定实施盖亚的“虫洞计划” 30亿人除了保留必要的轨道转弯发动机以恢复地球自转和3000台推动发动机用以减速外 其他7000台行星发动机被全部拆除 其材料资源人类又用了50年时间在近地轨道上造了架巨大的虫洞跳跃发生器… 人类在带着地球流浪了第400年后 因为伟大的“盖亚”极其创造者 所发明的虫洞跳跃方程式 以及在此基础上打造的轨道跃迁行星引擎 让地球通过人造虫洞直接跨越时空来到了半人马座预定坐标 地球在流浪了500年后 人类结束了巨大的苦难 重新建立新的人类文明


静涛55903279


看到《流浪地球》说用石头做燃料,那么在现实中真的有这项技术吗?

也只有用石头做燃料了,假如用氢元素核聚变的话,地球上的水烧干都还没泊入比邻星的轨道,因为烧掉的氢元素总量超过了地球上所有水中提取的来的氢元素,甚至只能满足2/3的燃料!

这就是行星发动机的燃料,石头主要成分是硅酸盐、二氧化硅等,其中构成是氧元素和硅元素,那么在元素聚变序列中分别在哪个层次呢?

当然最先燃烧的氢原子核聚变成氘,然后是氘与氢聚变成氦3,再是两个氦3聚变成氦4,然后是碳、氧等一路下来,当然这是大质量恒星中所能达到程度,比如8-10倍太阳质量以上的恒星,一直能烧到铁元素,稳定了,再也无法燃烧,但此时却是灾难来临!因为失去辐射压的外壳直接坍缩到内核,接近光速的撞击爆发出宇宙最为耀眼的能量释放,这就是超新星爆发!当然话题扯远了,人来当前正在攻关的核聚变是氚氘核聚变,这个条件稍低,差不多就是上亿度左右!

无论是托卡马克还是仿星器都没有实现商业化,原因有几个,但主要是温度不够,约束时间不够长!而氚氘是最容易实现核聚变的条件,但现在依然在胜利的前夜,似乎即将倒下正在摇摇欲坠中!但我们还是有必胜的决心!

连最容易实现的氚氘聚变都还没有彻底成功,那么重元素聚变的条件就更难实现了,因为越往后的条件越苛刻,到了硅元素聚变的时代,温度达到了极为变态的30亿度,我们现在能实现的温度不过就上亿度,30亿度也就多个零乘以3而已嘛,但这是工程应用,不是数学公式,需要基础科技突破,需要应用科学突破,需要工程技术突破......谈何容易!

这是行星发动机设计图,哪位想要收藏了吧,去复制一台!当然这是渲染前的草图,仅仅是徒有其表,“火石”就从底部进入行星发动机,这就是关键中的关键,也许火石中就是多层从外层轻元素到内核重元素的多层结构,一层层聚变进入内核达到行星发动机聚变硅元素的条件,因此行星发动机和火石配合下才达到燃烧“石头”的要求!

外部支撑结构图,设计图哦.......

假如火石不是这种功能的话,至少笔者也许难以想象出第二种功能,当然各位可以补充下!不过能达到烧石头条件的发动机真是完美,小行星带随便挑挑拣拣就能带上足够的燃料了,如果是“飞船派”的话,这条件还真低,到柯伊伯带还带一批,直接到比邻星系尘埃带再补充一次燃料,直接前往?算了到比邻星系就差不多了,不折腾去更远的地方了哈.........


星辰大海路上的种花家


现在还没有这技术,但这种技术确实有一定的科学依据,甚至可以说将来一定会实现的,只不过是一个时间问题。而实现的方法,就是相对而言比较重的元素发生的核聚变。

首先,我们来分析一下石头是个什么成分:石头主要是硅酸盐、二氧化硅等,这几乎构成了绝大部分石头。包括地球上物质的丰度,排在前两位的仍然是氧和硅。那这些元素能不能"燃烧"呢?能。

在恒星的演化历程中,有一个现象,那就是所有大质量的恒星,聚变的最终结果都是生成铁元素。一旦铁元素生成,这颗恒星就必将毁灭。换言之,比铁重的元素是无法在正常的恒星中形成的。这是为什么呢?因为较轻的元素可以发生核聚变释放出能量,但这个聚变的极限就在铁。也就是铁元素之前的聚变是放热的,但铁元素聚变就开始吸热了。

说到这儿,相信大家就了解了。在氧、硅的后面,还有磷硫氯氩钾钙钪钛钒铬锰等,当然聚变不一定按照这个顺序,但这至少说明了中间还有好多元素可供聚变。而这些过程都是释放能量的,因此,理论上讲是可以的。

那为什么现在还没实现呢?实在是因为可控核聚变太难了。目前为止,我们连仅需几千万度就能实现的氘氚核聚变都没有可控,更不用说这些重元素核聚变了,这些都是需要几亿几十亿甚至上百亿度高温才能实现,更难了。因此我觉得短期内人类不会掌握这样的技术。

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张家小智儿


其实聚变的行程非常简单。只需要有足够的温度及足够的压力就可以进行最终的硅聚变(如上图),但是这其中所需要的科技水平是我们难以想象的。如图所示,O燃烧包括硅、硫、氩、钙等元素需要惊人的20亿度的温度及超强压力进行最终聚变。而以我们人类目前的科技水平别提20亿超强高温,就连1/20的温度1亿度都非常勉强能做到。(目前人类已知太阳的核心温度仅2000万摄氏度)可以想象这其中蕴含的能量有多么的恐怖。至少在目前人类100年以是根本没有办法去对硅进行聚变


领航员East


将石头当燃料,中国人都知道,在中国己经成为常识,因为这项技术在几百年前的中国就有了,直到现在我们的仍然在用这种石头做燃料,只不过是人们习以为常,不在意罢了。

马克波罗在他的《马可·波罗游记》对中国的描述中,曾讲到中国人用一种黑色的石头做燃料,西方人很奇怪,认为不可能,在人们的印象中,冰冷的石头是无法燃烧的。因为那时的西方人还不知道什么是煤。煤是古代的植物化石,也是石头,是石头的一种。说将煤做燃料,也就是将石头做燃料是正确的。将化石与石头区分开来,是近代的考古上的区分。只不过在人们的印象中,认为煤不是石头了,就象一个人,你称他为动物他就不高兴了,以为是骂他,实际上,人确实是动物中的一种,只不过是自己不承认罢了。


南极冰火


石头做燃料属于重元素核聚变,目前人类只达到使氢进行核聚变的技术,而且还不是长时间可控的。也就是很短时间就会熄灭。至于未来能不能实现,理论上能,但要用来作为发动机燃料就不怎么可能了。。。。

重元素核聚变的难点在于温度,我们无法提供像太阳内部那样的巨大压力,只能以温度来补救了,而由于重元素含有比氢元素多n倍的质子数,而质子带有正电荷,因此即使在等离子态下,重元素的原子核也有着n倍于氢原子核的电磁斥力,导致两个原子核无法互相靠近融合。因此要使两个带正电的原子核互相靠近就只能通过高温和高压。



图中是几种常见元素的核聚变所需温度,石头里面的常见元素都要10亿度以上高温才能点燃核聚变,我们当然不怀疑以后人类能制造如此的高温,但问题是我们拿什么容器来让它反应,也就是电影中那些重元素核聚变离子发动机用什么材料才造呢??????已知的所有物质都无法在10亿度高温下保持固态甚至液态,那未来人类能拿什么材料来造那发动机?

想象力没有极限,但物理有极限。作为科幻电影,我认为《流浪地球》属于硬科幻,但科幻毕竟是科幻,不是科学,它不需要像科学一样严谨,《流浪地球》脑洞很大,充满想象力,很多构思都有科学原理,如果要在数据数值上挑刺,那就是科学科幻不分了。


星宇飘零2099


答:《流浪地球》中的烧石头,叫做“重元素聚变”,理论上是可行的,只是目前人类还远远无法实现这样的技术。


该技术本质上就是核聚变,只是聚变的材料使用重元素,严格地说是小于铁(不包含铁)的元素发生聚变;相对论质能方程告诉我们,质量和能量是统一的。

原子由中子和质子组成,两者统称为核子,一种原子的平均核子质量,表示该原子中储存的能量多少,也可以用比结合能(平均结合能)来表示:

原子的比结合能越大,要把该原子的核子分开需要的能量也越多,说明该原子的平均核子质量越小;氢元素的平均核子质量最高,比结合能最小,所以氢元素发生聚变的条件是最低的,这也是氢弹中采用氘核与氚核作为聚变材料的原因。

铁元素的平均核子质量最小,所以比铁小的原子,聚变时基本上都是放出能量;高于铁的原子,聚变会吸收能量。


对于大质量的恒星,内部核聚变与温度有关,元素从氢元素开始发生聚变,直到铁元素停止;恒星中高于铁元素的重元素,只能在超新星爆发时形成。

我们太阳内部温度1500万度,主要进行着氢元素的聚变过程;《流浪地球》中的重元素聚变,就是采用氢到铁间的元素发生聚变,释放大量能量,只要条件足够,完全是行得通的。


地壳的元素含量前十位分别是:氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、碳;其中除铁外,均可以作为重元素聚变的原材料,只要把聚变温度控制在铁元素聚变温度以下,就可以像《流浪地球》中那样“烧石头”来产生能量。

目前人类利用托卡马克装置,能实现氢元素的可控核聚变反应,但是还无法实现商用,相比重元素聚变技术,还差很远。


好啦!我的内容就到这里,喜欢我们文章的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


这是一个很复杂的技术。要实现它,首先,先将岩石加热溶解,获得气体。最初用电力,就如同炼钢厂一样,能量循环利用后,用发动机自身产生的能量进行加热溶解。

这些气体被磁力回旋加速后,变成一股强大的能量流,再进入另一加速器中。

这里注有大量已经被加速的熔岩流,两者产生的效果,就如同中子轰击铀原子核一样。

这样的喷流加速器可能有两级或两级以上组成,火石待的地方,应该是磁力加速生成反应器。火石其实是颗超小型核弹,主要目的是产生大量的电磁流,来使磁力加速器快速运转起来。

整个加速器产生的物质能量流,最后在磁力加速下,向着太空喷出产生推动力。

整加速器还应有能量回收功能,为整个加速器提供大部分的电力。

行星发动机,由几大部分组成,离子流喷口,那些小方块。磁力加速器,刘启快被压瘪的地方。气体注入口,王磊他们顶推的那东西。燃料投放区,岩石溶解区,气体收集区,熔岩保温区。剩下的就是基座,远程控制中心等基础设施。

没钱所以有些东西,导演只好不拍咯。

行星发动机所在的地方,不是个好地方。那里辐射指比较高,人容易患上癌症。磁场一停,指示啪啪的上升。

真有这样的一个场景,男女主人公,活不过三集。

每做发动机停摆,送火石启动,就是一次送死的行为。

磁力加速器原理,参考中科院的人造太阳。他们产生的磁场是用来维持中心的核聚变的,行星发动机及以后可能出现的离子发动机,产生的磁场,是加速物质喷流的。

区别在于,一个闭合,一个不闭合,有导向方向。

其实,地球一直在流浪,已经流浪了几十亿年咯,只是咋们没啥感觉而。


虎王73699653


流浪地球本来就不是硬科幻的电影,是星际迷航,星球大战之类的软科幻电影,让观众们开开脑洞的。

烧石头做燃料的重核聚变行星发动机不可能实现,可控氢核聚变都很难实现,用硅来做燃料进行可控重核聚变,无异于天方夜谭!

重核聚变需要在千亿级大气压的极高高压下的十几亿到三十亿度的极高高温,比氦闪的要求高多了,人类要真有这技术水平,都可以派救援队去阻止太阳氦闪了,何必还大费周章去流浪地球呢?!

处在主序恒星阶段的太阳发生氦闪,这本身就是个BUG,既是太阳本身的BUG,也是这部作品的BUG,无论是小说还是电影,好像都没解释清楚这个BUG的原因。

前几年有部《太阳浩劫》就是说修太阳这事的,还有杨紫琼主演的。


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